Электронные компасы в GPS приемниках

GPS приемник может определить точные данные о своем местоположении и скорости, а по вектору скорости он может определить направление своего движения, называемое курсом или маршрутом. Точность, с которой приемник определяет свое направление, зависит от значения его скорости, причем при скоростях, превышающих 10 км в час, ошибка обычно бывает меньше одного градуса!

GPS приемник в комплекте с одной антенной не способен определить направление движения. Однако компас может предоставить такую информацию, и, как уже упоминалось ранее, некоторые GPS приемники конструктивно комплектуются электронными компасами (обычно с двухосевым датчиком). Некоторые приемники оснащены трехосевыми датчиками, что позволяет получать достаточно точные направления даже в случае небольшого наклона.

Как уже говорилось выше, встроенное в GPS приемник программное обеспечение содержит параметры модели основного геомагнитного поля Земли, в независимости от того содержит ли сам приемник электронный компас, с помощью которого он может рассчитать величину отклонения от своей текущей позиции. Таким образом, приемник может вычислять как географический (истинный) так и магнитный курс движения.

Компас GPS приемника позволяет применять навигационный приём, известный под названием “увидел и пошел”. На экране приемника показывается круг компаса с указателем. Держа приемник горизонтально на уровне глаз, пользователь выстраивает в линию две отметки на корпусе приемника, а указатель выравнивает на отдаленный объект и дает инструкцию приемнику "зафиксировать" выбранное направление. Затем приемник непрерывно обновляет информацию о направлении на объект по мере того, как пользователь двигается произвольным путем до объекта.

Обычно модуль компаса в GPS приемнике отключают для сбережения энергии. Приемник также можно настроить на то, чтобы при достижении им определенной скорости (например, 5 или 10 км в час) его дисплей переключался бы с функции направления по компасу на функцию направления, вычисленного самим GPS приемником. Можно установить опции так, чтобы приемник возвращался к направлению компаса тогда, когда скорость держится ниже определенного порога на заранее заданное количество секунд.

Одночастотный GPS приемник также должен иметь какие-либо сведения о геомагнитном поле для вычисления оценки задержки GPS сигналов при прохождении ими ионосферы. Для так называемой модели передачи сигнала требуется знание геомагнитной широты точки пересечения вектора удаления GPS спутника и слоя, содержащего электроны ионосферы. Геомагнитная широта рассчитывается с достаточной точностью по формуле

где f_i и l_i – это геомагнитные широта и долгота точки пересечения с ионосферой. Это преобразование основывается на данных о дипольном поле, на эпоху середины 1900-х.